Спосіб термогазохімічної обробки привибійної зони продуктивного пласта “tgc-ehr”

Реферат: Спосіб термогазохімічної обробки привибійної зони продуктивного пласта "TGC-EHR", згідно з яким свердловину глушать легкою зневодненою нафтою, здійснюють закачування до рівня, що 3 не перевищує рівня верхніх отворів перфорації, суспензії густиною 1000-1050 кг/м гідрореагуючого складу з масовою часткою 10-20 % твердої фази в буфері з зневодненої нафти. Потім продавлюють водну суспензію при вмісті 40-60 % твердої фази горючо3 окиснювального складу, з обважненням до густини 1200-1300 кг/м , що містить соляної кислоти 0-15 мас. %, нітрату карбаміду 20 мас. %, хлориду амонію 30-9 мас. %, води та обважнювача – решту. UA 106717 C2 (12) UA 106717 C2 UA 106717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до нафтогазовидобувної промисловості, зокрема до термогазохімічної обробки привибійної зони, та може бути використаний для збільшення проникності продуктивного пласта, стимулювання виходу пластових флюїдів з нафтових, газових і газоконденсатних продуктивних горизонтів зі змішаних порід та відновлення дебіту малопродуктивних свердловин. Відомий спосіб термобарохімічної обробки продуктивного пласта (Пат. України № 86886 С2, Ε21Β43/00, Ε21Β43/18, Ε21Β43/26, публ. 25.05.2009, Бюл. № 10, 2009 р.), що включає доставку гідрореагуючого складу (ГРС), буферної рідини та води в зону перфорації продуктивного пласта розділеними об'ємами, пошаровим протискуванням, створюваним у насосно-компресорних трубах (НКТ) поршневим тиском, причому гідрореагуючий склад доставляють в об'ємі суспензії інертної буферної рідини, за яку використовують хлорпохідні вуглецю, наприклад тетрахлоретан, в об'ємному співвідношенні гідрореагуючий склад:буфер = 1:(0,6-2,0), відповідно. Відомий спосіб малоефективний і небезпечний через застосування хлорпохідних вуглецю як буферної рідини, що мають високу корозійну активність при взаємодії з матеріалом дорогих каталізаторів і конструктивних елементів нафтовидобувного та нафтопереробного устаткування. Відомий спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта (Декл. пат. України № 49385 А, Ε21Β43/00, Ε21Β43/18, Ε21Β43/26, публ. 16.09.2002, Бюл. № 9, 2002 р.) шляхом обробки продуктивного пласта гідрореагуючим складом з водою при ваговому співвідношенні ГРС:Н2О=1,0:1,0-1,0:4,5 відповідно, як гідрореагуючий склад використовують алюмогідрид лужного металу (літію і/або натрію, і/або калію), або суміш гідридів лужного металу з алюмінієм в еквівалентних алюмогідриду співвідношеннях. Відомий спосіб обробки складний у реалізації через необхідність доставки гідрореагуючого складу за допомогою додаткового устаткування, а реалізована в способі реакція з утворенням лугу низькоефективна у порівнянні з кислотною обробкою пласта. Відомий спосіб термохімічної обробки пласта (А.с. СРСР № 1739014 А1, Ε21В43/27, Ε21Β43/24, публ. 07.06.1992, Бюл. № 21, 1992 р.), що включає закачування в пласт нітриту натрію та азотної кислоти в неактивній формі як комплексу з карбамідом, одержання якого здійснюють попереднім змішуванням карбаміду та азотної кислоти на поверхні. Відомий спосіб реалізує тепловий вплив на привибійну зону з обробкою слабоактивними окислами з газовою складовою на важких газах і є малоефективним для обробки висококольматованих низькопроникних пластів. Відомий горючо-окиснювальний склад для термохімічної обробки привибійної зони пласта (Пат. України № 8065 С2, Ε21Β43/22, Ε21Β43/25, публ. 10.04.2012, Бюл. № 7, 2012 р.), що включає комплексне з'єднання азотної кислоти з органічною сполукою у співвідношенні компонентів, мас.: комплексне з'єднання - 40,0-69,0; карбамід - 10,0-13,0; хлорид амонію - 8,0-15,0; домішки - залишок. Спосіб низькоефективний, оскільки газова фаза продуктів реакції практично не містить водневого компонента обробки, до того ж використаний як цільова домішка гексаоксид бору вже на стадії приготування розчинів частково вступає в реакцію з утворенням борної кислоти. Найбільш близьким за сукупністю ознак та результатом, що досягається, є спосіб комплексного водневого та термобарохімічного впливу на привибійну зону продуктивного пласта (Пат. України № 102501 С2, Е21В43/24, Е21В43/25, публ. 10.07.2013, Бюл. 13, 2013), який включає закачування через насосно-компресорні труби роздільно послідовно гідрореагуючого складу алюмогідриду натрію (АГН) і (або) алюмогідриднатрієвого композиту (АГНК) з доставкою гідрореагуючого складу в технологічній рідині герметичних міні-контейнерів з полімерного матеріалу, кожний вагою 1-3 грами з використанням як технологічної рідини горючо-окиснювальних складів на основі комплексних солей. Спосіб низькоефективний при обробці висококольматованих пластів (твердих змішаних порід) через використання слабокислотної обробки. Продуктом виходу проведеної за відомим способом екзотермічної реакції є лужний компонент, що нейтралізує основний кислотний компонент обробки продуктивного пласта, а генерований пластовий флюїд потребує додаткового очищення. В основу винаходу поставлено задачу створення способу термогазохімічної обробки привибійної зони продуктивного пласта шляхом підбору реагентів обробки та їх концентрацій у складах для регульованого протікання тепломасообмінних реакцій в умовах хімічного 1 UA 106717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 реагування зі зрушенням реакції убік утворення заданих високоактивних сполук, за рахунок чого досягнуто підвищення ефективності обробки продуктивного пласта. Поставлена задача вирішується тим, що в способі термогазохімічної обробки привибійної зони продуктивного пласта, який включає роздільну послідовну подачу через насоснокомпресорні труби у привибійну зону гідрореагуючого, на основі алюмогідриднатрієвого композиту, та горючо-окиснювального складів, згідно з винаходом, свердловину глушать легкою зневодненою нафтою, здійснюють закачування до рівня, що не перевищує рівня верхніх отворів 3 перфорації, суспензії густиною 1000-1050 кг/м гідрореагуючого складу з масовою часткою 10-20 % твердої фази у буфері з зневодненої нафти, а потім продавлюють водну суспензію при вмісті 40-60 % твердої фази горючо-окиснювального складу, з обважненням до густини 1200-1300 3 кг/м , що містить соляну кислоту, нітрат карбаміду та хлорид амонію у співвідношенні, мас. %: соляна кислота 0-15 нітрат карбаміду 20 хлорид амонію 30-9 вода, обважнювач решта. Свердловину глушать легкою зневодненою нафтою для блокування пор пласта від проникнення пластової води та запобігання передчасному реагуванню гідрореагуючого складу. Здійснюють закачування до рівня, що не перевищує рівня верхніх отворів перфорації, суспензії густиною 1000-1050 кг/м гідрореагуючого складу з масовою часткою 10-20 % твердої фази в буфері з зневодненої нафти, що дозволяє реалізувати поступове тривале за часом реагування алюмогідриднатрієвого композиту гідрореагуючого складу із водою горючоокиснювального складу з контактної поверхні із заданою швидкістю та повним розкладанням сполук, при якому весь алюмогідриднатрієвий композит прореагує з утворенням водню та інтенсивним тепловиділенням достатнім для розкладання горючо-окиснювального складу. Продавлюють водну суспензію при вмісті 40-60 % твердої фази горючо-окиснювального 3 складу, з обважненням до густини 1200-1300 кг/м , при якому за рахунок різниці густин реалізоване занурення в об'єм суспензії гідрореагуючого складу для ефективного реагування. Горючо-окиснювальний склад містить соляну кислоту, нітрат карбаміду, хлорид амонію в співвідношенні, мас. %: соляна кислота 0-15 нітрат карбаміду 20 хлорид амонію 30-9 вода, обважнювач решта, який дозволяє реалізувати у привибійній зоні розкладання компонентів горючоокиснювального складу з утворенням азотної та соляної кислот, що відповідає наявності в зоні реакції складу царської горілки, котрий забезпечує високий ступінь ефективності обробки продуктивного пласта із впливом як на породу (мінеральну частину) пласта, так і на асфальтосмолопарафінові відкладення. Сукупність відмінних ознак дозволяє реалізувати у привибійній зоні комплексну термогазохімічну обробку продуктивного пласта високоактивними компонентами: легким гарячим воднем, важким аміаком, високоактивним алюмінатом натрію та хімічними компонентами складу царської горілки (азотної та соляної), що суттєво підвищує проникність продуктивного пласта та стимулює вихід пластових флюїдів, тобто підвищує ефективність обробки. Спосіб полягає в такому. Для обробки привибійної зони через НКТ здійснюють роздільно послідовну доставку системи хімічних реагентів гідрореагуючого і горючо-окиснювального складів. На початку, через максимально опущені НКТ, свердловину глушать легкою зневодненою нафтою для блокування пор пласта від проникнення пластової води та запобігання передчасному реагуванню гідрореагуючого складу. Потім на вибій продавлюють 3 суспензію густиною 1000-1050 кг/м твердофазного гідрореагуючого складу на основі алюмогідриднатрієвого композиту у масовій частці 10-20 % складу від зневодненої нафти як буферу. При цьому, суспензія "гідрореагуючий склад - зневоднена нафта" здобуває високу стабільність за рахунок зрівноважування густин компонентів складу та високої в'язкості нафти. Для ефективної обробки зони реакції задавлення гідрореагуючого складу у буфері на вибій здійснюють до рівня, що не перевищує рівня верхніх перфораційних отворів. При цьому частина легкої нафти видавлюється над рівнем суспензії "гідрореагуючий склад - зневоднена нафта". Потім, при піднятих НКТ на 20-30 м вище рівня верхніх перфораційних отворів, здійснюють закачування водної суспензії горючо-окиснювального складу, з обважненням стандартним 3 обважнювачем, наприклад гематитом, до густини 1200-1300 кг/м , що містить 40-50 % твердої фази, при масовій частці компонентів складу: 0-15 % соляної кислоти, 20 % нітрату карбаміду, 2 UA 106717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30-9 % хлориду амонію, що практично не реагуючи, за рахунок різниці густин, опускається через шар зневодненої легкої нафти та, занурюючись у суспензію "гідрореагуючий склад-зневоднена нафта", перемішується з останньою. Оскільки масова частка часток алюмогідриднатрієвого композиту 10-20 %, плакованих в'язкою буферною нафтою, є достатньо малою, реагування з водою на поверхні гідрореагуючого складу буде відбуватися у локальній області контакту з заданою швидкістю впродовж тривалого проміжку часу від 40 до 120 хвилин. При цьому збільшенням масового вмісту алюмогідриднатрієвого композиту регулюють швидкість реакції, інтенсивність газоутворювання та термобаричні умови протікання процесу. При взаємодії алюмогідриднатрієвого композиту з водою, відібраною із горючоокиснювального складу, екзотермічна реакція йде з інтенсивним перемішуванням реакційного середовища, утворенням алюмінату натрію NaAlO 2, виділенням водню та тепла в еквіваленті 11023 кДж/кг, що сприяє попередньому розігріву пласта: [Al+NaH] + 2Н2О  NaAlO2 + 5Н2 + Q. Під дією високої температури та тиску, у присутності водню, легка нафта піддається гідрокрекінгу, в результаті чого утворюються легкі вуглеводневі фракції, які при влученні у пласт разом з утвореним вуглекислим газом, сприяють зменшенню в'язкості нафти та розчиненню асфальтосмолопарафінових відкладень. t [CO(NH2)2HNO3] + Н2О  HNO3 + СО2 + NH3 + Q , t>350 C HNO3 + NH4CI °  HNO3 + НСl + NH3. При закритому трубному та затрубному просторах на усті свердловини в зоні реакції підвищується температура та тиск, за рахунок чого збільшується реакційна здатність системи, а гарячий активований водень, який виділяється в ході реакції, проникаючи у пласт, відкриває пори, підвищує проникність останнього, що сприяє дифузії в поровий простір інших газів, парів та активних речовин, котрі розкривають канали продуктивного пласта, підвищують його проникність, сприяють в цілому виходу пластового флюїду. При надлишку води необоротна реакція йде до кінця з бурхливим перемішуванням і повним розкладанням сполук, при якому весь алюмогідриднатрієвий композит прореагує з утворенням водню та інтенсивним тепловиділенням. Незважаючи на те, що максимальна концентрація основного компонента азотної кислоти в робочому розчині нітрату карбаміду як правило не перевищує 10 %, теплота реакції гідролізу алюмогідриднатрієвого композиту, що становить 11023 кДж/кг, багаторазово підвищує температуру реакційного середовища і, відповідно, розчинність нітрату карбаміду, який активно реагує в привибійній зоні з утворенням азотної кислоти. Підвищення в зоні реакції локальної температури до 350-380 °С є достатнім для високотемпературного розкладання хлориду амонію, що відбувається з утворенням соляної кислоти та аміаку. За рахунок відбору з горючо-окиснювального складу води, яка поглинається при гідролізі гідрореагуючого складу, концентрація кислот, що утворюються за реакціями, зростає. При цьому компоненти горючо-окиснювального складу нітрат карбаміду та хлорид амонію доставляють в об'ємах, необхідних для утворення достатньої (заданої) кількості азотної та соляної кислот з реалізацією в продуктивному пласті кількісного співвідношення сполук азотної (65-68 % мас.) та соляної (32-35 % мас.) кислот у заданій концентрації складу царської горілки, узятих у співвідношенні 1:3 за об'ємом концентрованих кислот або масовому співвідношенні близько 1:2 у перерахуванні на чисті речовини. Таке комплексне використання азотної та соляної кислот у складі за високих температур значно підвищує розчинність карбонатів, алевролітів, аргілітів та інших мінералів пластів зі змішаних порід з утворенням водорозчинних солей, знижує в'язкість нафти, підвищує фільтраційні властивості пластів з високим вмістом асфальтосмолопарафінових відкладень та сприяє істотному підсиленню ступеня кислотної обробки привибійної зони. Приклад конкретного виконання. Проведення комплексної термогазохімічної обробки свердловини глибиною 1500 м, внутрішнім діаметром обсадної колони 150 мм, з інтервалами перфорації: 1465-1470 м; 14751480 м; 1480-1485 м здійснюють так. На початку здійснюють глушіння свердловини легкою зневодненою нафтою. Потім до рівня 3 на 5 м нижче верхніх перфораційних отворів подають суспензію густиною 1000-1050 кг/м гідрореагуючого складу на основі алюмогідриднатрієвого композиту з масовою часткою 10-20 % твердої фази в буфері зневодненої нафти. Якщо внутрішній діаметр експлуатаційної колони D=150 мм, висота зумпфа свердловини Η = 15, 20, 30 м, ширина інтервалу перфорації 5 м, відстань від рівня завантаження до верхніх перфораційних отворів Δ=5 Μ, висота завантаження 3 UA 106717 C2 5 суспензії "гідрореагуючий склад-зневоднена нафта" дорівнює: h = Η-Δ = 10, 15, 25 м, то об'єми 3 3 3 завантаження відповідно складатимуть: 0,265 м , 0,354 м , 0,531 м . При цьому для заданої концентрації кислот, утворених у зоні реакції, розмір завантаження горючо-окиснювального складу залежно від маси алюмогідриднатрієвого композиту у суспензії "гідрореагуючий склад-зневоднена нафта" визначається об'ємами (табл.): Таблиця Н, м (при діаметрі свердловини 150 мм) Об'єм суспензії "гідрореагуючий склад-зневоднена 3 нафта", м 3 Об'єм суспензії горючо-окиснювального складу, м 10 15 20 25 30 35 40 45 0,265 0,354 0,531 0,2-0,3 0,3-0,4 0,4-0,55 Наприклад для об'єму завантаження 0,256 м з подачею у свердловину суспензії 3 "гідрореагуючий склад-зневоднена нафта" густиною 1000-1050 кг/м надлишкову частину легкої нафти буде видавлено через НКТ на верхній рівень. При піднятих на 20-30 м над зоною перфорації НКТ здійснюють закачування 300 кг водної суспензії горючо-окиснювального складу, 3 узятої при вмісті 40-60 % твердої фази, обважненої до густини 1200-1300 кг/м стандартним обважнювачем, наприклад гематитом, з масовою часткою компонентів: 0-15 % соляної кислоти, 20 % нітрату карбаміду, 30-9 % хлориду амонію. При частковому зануренні компонентів горючоокиснювального в гідрореагуючий склад у зоні контакту відбувається екзотермічна реакція гідролізу алюмогідриднатрієвого композиту з бурхливим перемішуванням при виділенні водню та тепла. При зростанні в зоні реакції температури до 350-380 °С нітрат карбаміду у воді розчиняється з вивільненням азотної кислоти, а хлорид амонію розкладається з утворенням соляної кислоти. За рахунок вступу в реакцію води концентрація кислот підвищується. Запропонований склад і кількісний вміст компонентів горючо-окиснювального складу залежно від термобарохімічних умов у зоні реакції, створюваних при гідролізі алюмогідриднатрієвого композиту з водою, регулюють протікання масобмінних реакцій зі зрушенням у бік утворення у привибійній зоні, у тому числі, і високоактивного складу - царської горілки. При визначенні шуканих співвідношень концентрацій азотної та соляної кислот виходили з наступного. За наявності у суспензії горючо-окиснювального складу соляної кислоти НСl, кількість хлориду амонію NH4Cl підлягає зменшенню. При закачуванні у свердловину 300 кг водної суспензії горючо-окиснювального складу, маса соляної кислоти НСl дорівнює 15 кг та складає 5 % від маси горючо-окиснювального складу. При нульовому вмісті у суспензії горючо-окиснювального складу соляної кислоти НС1 маса хлориду амонію NH4Cl у суспензії становила б: 30% m4Cl   mзагр.  30%  300   90 кг. 100 % При розкладанні цієї кількості хлориду амонію NH4Cl можна одержати: m4Cl   Cl  90  36,5 = 65 кг соляної кислоти НСl, mCl    4Cl  50,5 де М(НСl) = 36,5 г/моль - молярна маса НСl; M(NH4Cl) = 50,5 г/моль - молярна маса NH4Cl. Оскільки частина кислоти в суміші вводиться з розчином горючо-окиснювального складу, маса кислоти, одержуваної за реакцією розкладання хлориду амонію NH 4Cl, підлягає зменшенню на 15 кг, що становитиме: M1(НСl) = 65-15 = 50 кг. У випадку використання 5 % розчину соляної кислоти НСl перераховану масу хлориду амонію NH4Cl у суміші буде визначено як: mCl   4Cl  50  50,5 m4Cl     69,25 кг, Cl  36,5 m 4Cl  69,25 що становитиме: 1   23%. mзагр. 300 Тобто співвідношення кислот, утворених при розкладанні реагентів та введених у вигляді розчину, зберігає пропорцію царської горілки. Таким чином при рекомендованому складі та кількісному співвідношенні компонентів горючо-окиснювального складу за рахунок виділюваного при гідролізі гідрореагуючого складу із 4 UA 106717 C2 5 10 водою високотемпературного тепла та високоактивних сполук, у тому числі гарячого легкопроникного водню, розкладання компонентів горючо-окиснювального складу: нітрату карбаміду та хлориду амонію, відбувається з утворенням азотної та соляної кислот з масовим співвідношенням 1:2 у перерахуванні на чисті речовини, що еквівалентно співвідношенню 1:3 по об'єму концентрованих кислот, та відповідає утворенню в зоні реакції складу царської горілки. Склад хімічних сполук царської горілки набагато ефективніше, ніж кожна з складових нарізно, розчиняє карбонати, алевроліти, аргіліти та інші компоненти змішаної породи продуктивного пласта з утворенням водорозчинних солей, а також знижує в'язкість нафти та підвищує фільтраційні властивості пластів з високим вмістом асфальтосмолопарафінових відкладень, що у сукупності з іншими термобаричними та газохімічними складовими запропонованого способу забезпечує високий ступінь ефективності обробки привибійної зони. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Спосіб термогазохімічної обробки привибійної зони продуктивного пласта "TGC-EHR", який включає роздільну послідовну подачу через насосно-компресорні труби у привибійну зону гідрореагуючого, на основі алюмогідриднатрієвого композита, та горючо-окиснювального складів, який відрізняється тим, що свердловину глушать легкою зневодненою нафтою, здійснюють закачування до рівня, що не перевищує рівня верхніх отворів перфорації, суспензії 3 густиною 1000-1050 кг/м гідрореагуючого складу з масовою часткою 10-20 % твердої фази в буфері з зневодненої нафти, а потім продавлюють водну суспензію при вмісті 40-60 % твердої 3 фази горючо-окиснювального складу, з обважненням до густини 1200-1300 кг/м , що містить соляну кислоту, нітрат карбаміду та хлорид амонію у співвідношенні, мас. %: соляна кислота 0-15 нітрат карбаміду 20 хлорид амонію 30-9 вода, обважнювач решта. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5